Reaktiovoimien, tukijalan kinematiikan sekä tulonopeuden yhteys heittosuorituskykyyn mies- ja naiskeihäänheittäjillä

Abstract

Javelin throw involves a sequence of complex movements where the aim is to transfer momentum gained during approach run from the lower body to the upper body. Eventually the flow of kinetic energy is converted into javelin release velocity. At final foot strike the thrower decelerates this forward momentum, and during front foot contact high ground reaction forces are produced. Thrower’s approach velocity, javelin release speed and position during flight, braking action of the front leg, technical aspects of the throwing arm and posture of the thrower affect the throwing performance. However, the significance of ground reaction forces for the javelin throwing performance is not well-understood. The purpose of the study was to investigate whether ground reaction forces, front leg kinematics and approach velocity are associated with throwing performance in male and female javelin throwers. 11 male (age 24 ± 3 years, height 184 ± 8 cm, body mass 96 ± 12 kg, personal record 76.76 ± 5.43 m) and 13 female (age 25 ± 6 years, height 171 ± 5 cm, body mass 80 ± 11 kg, personal record 55.79 ± 5.85 m) javelin throwers were instructed to perform six maximal javelin throw attempts indoors. Ground reaction forces were measured with force platforms, and horizontal and vertical peak force, impulse and loading rate were analyzed. 3D motion analysis was performed to determine release parameters, kinematic variables and approach velocity. Theoretical throwing distance was calculated based on throwing parameters. For male throwers horizontal normalized peak force was associated with theoretical throwing distance (r = -0.636, p = 0.035), javelin release velocity (r = -0.609, p = 0.047) and pull distance (r = -0.624, p = 0.040). Delivery step length was associated with vertical (r = 0.674, p = 0.023) and horizontal peak force (r = -0.840, p = 0.001) and normalized horizontal peak force (r = -0.818, p = 0.002). For female throwers ground reaction forces did not correlate with throwing performance directly, but release height was associated with vertical (r = 0.721, p = 0.005) and horizontal (r = -0.607, p = 0.028) peak forces. Javelin release speed was associated with delivery step length (r = -0.560, p = 0.046) and ankle height at back foot contact (r = 0.582, p = 0.037). Approach velocity was not associated with throwing performance. For both genders horizontal braking might be more significant for throwing performance compared to vertical direction. Male throwers may need to increase horizontal braking to optimize throwing distance, javelin release velocity and pull distance while regulating vertical impact to control javelin position. Braking action can be emphasized with longer delivery step length and with greater approach velocity the demand for braking action increases. For female, peak forces might explain throwing performance indirectly. Female throwers should be able to produce enough force to support high pelvis posture and release height. Heel-dominant front foot technique might enhance braking action. To reach the optimal javelin release speed, delivery step length should not be overemphasized.

Keihäänheittosuoritus on monivaiheinen liikeketju, jossa heittäjä muuntaa juoksuvauhtinsa nopeuden alavartalosta ylävartalon kautta heittokäteen. Irrotushetkellä nopeus välitetään lopulta keihään lähtönopeudeksi. Tukijalalle törmääminen jarruttaa heittäjän etenemisliikettä, jolloin kontaktin aikana tuotetaan suuria reaktiovoimia. Keihäänheittosuorituskykyyn ja heiton pituuteen vaikuttavat heittäjän nopeus, keihään lähtönopeus ja lentoasento, tukijalan jarrutustyön tehokkuus, heittokäden tekniikka sekä heittäjän asento heittohetkellä. Sen sijaan tuotettujen reaktiovoimien merkitystä heittosuorituskyvylle ei vielä täysin ymmärretä. Pro gradu -tutkielman tarkoituksena oli selvittää, onko reaktiovoimilla, tukijalan kinematiikalla tai heittäjän tulonopeudella yhteyttä heittosuorituskykyyn mies- ja naiskeihäänheittäjillä. Tutkimukseen osallistui 11 mies- (ikä 24 ± 3 v, pituus 184 ± 8 cm, paino 96 ± 12 kg, ennätys 76.76 ± 5.43 m) ja 13 naiskeihäänheittäjää (ikä 25 ± 6 v, pituus 171 ± 5 cm, paino 80 ± 11 kg, ennätys 55.79 ± 5.85 m), jotka heittivät kuusi maksimaalista kilpailusuoritusta mukailevaa heittoa sisätiloissa heittopressuun. Heitoista mitattiin reaktiovoimia voimalevyillä, ja reaktiovoimista analysoitiin vertikaalinen sekä horisontaalinen huippuvoima, impulssi ja voimantuottonopeus. Heittovideoista analysoitiin heittoparametrit, kinemaattiset muuttujat sekä tulonopeus. 3D-liikeanalyysin avulla. Heittoparametrien avulla heitoille laskettiin teoreettinen pituus. Miesheittäjillä horisontaalinen kehonpainoon suhteutettu huippuvoima oli yhteydessä teoreettiseen heittopituuteen (r = -0.636, p = 0.035), keihään lähtönopeuteen (r = -0.609, p = 0.047) sekä vetomatkaan (r = -0.624, p = 0.040). Askelpituuteen olivat yhteydessä absoluuttinen vertikaalinen (r = 0.674, p = 0.023) ja horisontaalinen huippuvoima (r = -0.840, p = 0.001) sekä kehonpainoon suhteutettu horisontaalinen huippuvoima (r = -0.818, p = 0.002). Naisheittäjillä reaktiovoimat eivät suoraan olleet yhteydessä heittosuorituskykyyn, mutta irrotuskorkeuteen olivat yhteydessä vertikaalinen (r = 0.721 p = 0.005) sekä horisontaalinen (r = -0.607, p = 0.028) huippuvoima. Keihään lähtönopeuteen olivat yhteydessä askelpituus (r = -0.560, p = 0.046) sekä ristiaskelhypyn aikainen nilkkakorkeus (r = 0.582, p = 0.037). Tulonopeus ei ollut yhteydessä heittosuorituskykyyn kummallakaan sukupuolella. Sekä mies- että naiskeihäänheittäjille horisontaalisesti suuntautuva jarrutustyö vaikuttaisi olevan vertikaalista törmäämistä merkityksellisempää. Miesheittäjien tulisi korostaa vaakasuuntaista jarrutustyötä heiton pituuden, keihään lähtönopeuden sekä vetopituuden optimoimiseksi sekä mahdollisesti hillitä vertikaalista törmäämistä keihään asennon hallitsemiseksi. Askelpituutta pidentämällä jarrutustyötä voidaan tehostaa, ja tulonopeuden kasvaessa jarrutustyön vaatimus lisääntyy. Naisheittäjillä huippuvoimat saattavat selittää heittosuorituskykyä epäsuorasti, ja heittäjien on kyettävä tuottamaan tarpeeksi voimaa korkean lantion asennon sekä irrotuskorkeuden mahdollistamiseksi. Jarrutustyötä voidaan tehostaa astumalla tukijalan askel kantapäävoittoisesti. Optimaalisen keihään lähtönopeuden saavuttamiseksi tukijalan askelpituutta ei tule ylikorostaa.